論文の概要: Integrated Multi-Wavelength Photonic Architectures for Future Scalable Trapped Ion Quantum Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.07445v1
• Date: Mon, 12 May 2025 11:09:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.3569
• Title: Integrated Multi-Wavelength Photonic Architectures for Future Scalable Trapped Ion Quantum Devices
• Title（参考訳）: 拡張性イオン量子デバイスのための統合多波長フォトニックアーキテクチャ
• Authors: Alto Osada, Koichiro Miyanishi,
• Abstract要約: トラップイオン量子デバイスのためのフォトニックアーキテクチャについて論じ、複数の波長のレーザーを1つのチップ内の複数のトラップゾーンに供給する。 この研究は、様々な応用のための新しいフォトニックアーキテクチャの展望を量子だけでなく、古典フォトニクスにも開放する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recent advances of quantum technologies rely on precise control and integration of quantum objects, and technological breakthrough is anticipated for further scaling up to realize practical applications. Trapped-ion quantum technology is a promising candidates to realize them, while its scalability depends on the development of intra-node scaling up, reproducibility of quantum nodes and photonic interconnection among them. Utilization of integrated photonics instead of free-space optics is a crucial step toward mass production of trapped-ion quantum nodes and manifests itself as useful for laser delivery for various quantum operations and photon detection. However, whole architecture of the scalable photonic circuits for them is left unexplored. In this work, we discuss photonic architectures for trapped-ion quantum devices, in which lasers of multiple wavelengths are delivered to multiple trapping zones within a single chip. We analyze two methods of configuring nanophotonic waveguides and compare them in terms of loss of total laser power. This work opens up a new landscape of photonic architecture for various applications not only to quantum ones such as trapped-ion devices but also to classical photonics, e.g. optoelectronic devices and biochemical sensing.
• Abstract（参考訳）: 量子技術の最近の進歩は、量子オブジェクトの精密な制御と統合に依存しており、実用的な応用を実現するためにさらなるスケールアップが期待されている。 トラップイオン量子技術は、それらを実現するための有望な候補であり、そのスケーラビリティは、ノード内のスケールアップ、量子ノードの再現性、フォトニック相互接続などに依存する。 自由空間光学の代わりに集積フォトニクスを活用することは、捕捉されたイオン量子ノードの大量生産に向けた重要なステップであり、様々な量子演算や光子検出のためにレーザー配信に有用であることを示す。 しかし、拡張性のあるフォトニック回路の全体構造は未解明のままである。 本研究では,複数の波長のレーザーを単一チップ内の複数のトラップゾーンに供給する,トラップイオン量子デバイスのためのフォトニックアーキテクチャについて論じる。 ナノフォトニック導波路の2つの構成法を解析し,レーザーパワーの損失の観点から比較した。 この研究は、トラップイオンデバイスなどの量子デバイスだけでなく、古典フォトニクス、例えば光電子デバイス、生体化学センシングなど、様々な応用のための新しいフォトニックアーキテクチャの展望を開く。

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